全光纤转动拉曼激光雷达的光纤光栅分光技术研究?

设计了一款由可见光波段的光纤布喇格光栅和光纤耦合器构建的全光纤转动拉曼激光雷达分光系统。利用相位掩模板侧向成功刻写530 nm波段光纤布喇格光栅,并初步测试其透射谱和反射谱性能。为提高光纤光栅中心波长与大气氮气分子转动拉曼谱线的匹配特性,利用悬臂梁设计高调谐灵敏度的调谐系统。实验结果表明,成功研制的可见光波段光纤布喇格光栅其反射率约为95%,带宽约为0.3 nm,应力调谐系统可实现± 0.6 nm范围18 pm/r 的波长调谐。     

采用掩模板制作的光纤布喇格光栅传感器

光纤布喇格光栅(FBG)是国际上光纤传感技术研究的前沿热点。在恶劣环境下对复杂结构进行变形和健康监测，具有波长编码等明显的其他传感器所没有的特点。将由光纤光栅组成的阵列埋入结构材料内部，可用来监测桥梁、大坝、重要建筑物以及船体、航天器内部的温度、应变、压力及材料结构状态的变化。该文介绍了采用掩模板制作光纤光栅传感器的原理和方法，分析了采用相位掩模法制作的分布式光纤布喇格光栅传感器的灵敏度等测量性能和噪声的随机过程特性，从而为其在船舶结构变形测量技术中的应用提供了科学依据。     

光孤子在高斯变迹光栅中传输特性的数值分析

为了研究光纤光栅中布喇格孤子的传输特性,基于耦合波理论采用有限差分法在孤子传播速度与传输距离无关的条件下,数值模拟了布喇格孤子在高斯变迹光纤光栅中的传输以及孤子之间的相互作用,得到一些有意义的结果。结果表明,输入功率和初始脉宽等初始条件的不同将导致孤子峰值强度的周期变化;具有初始频率啁啾时布喇格孤子在传输过程中被展宽(正啁啾)或被窄化(负啁啾),并始终受到高斯变迹光栅的制约。当输入两个孤子时,它们之间的相互作用对其相对相位和相对振幅参量敏感。     

光孤子在高斯变迹光栅中传输特性的数值分析

为了研究光纤光栅中布喇格孤子的传输特性,基于耦合波理论采用有限差分法在孤子传播速度与传输距离无关的条件下,数值模拟了布喇格孤子在高斯变迹光纤光栅中的传输以及孤子之间的相互作用,得到一些有意义的结果.结果表明,输入功率和初始脉宽等初始条件的不同将导致孤子峰值强度的周期变化;具有初始频率啁啾时布喇格孤子在传输过程中被展宽(正啁啾)或被窄化(负啁啾),并始终受到高斯变迹光栅的制约.当输入两个孤子时,它们之间的相互作用对其相对相位和相对振幅参量敏感.     

温度及应力变化对光纤光栅布喇格波长的影响

着重讨论温度对光纤光栅的稳定性和反射谱的影响。分析了温度变化引起光纤光栅布喇格波长漂移的机理,为提高光纤光栅稳定性,对布喇格波长的温度漂移进行应变补偿。     

光纤布喇格光栅动态响应特性的计算和分析

利用传输矩阵法和龙格-库塔法分析光纤布喇格光栅的反射谱和时延特性,无法得到输入信号变化时光栅的动态响应。为了计算光纤光栅的动态响应,利用坐标变换结合有限差分法求解耦合波方程,在此基础上计算了光纤布喇格光栅在连续波与高斯脉冲输入的动态响应特性,并与龙格-库塔法比较,结果证明了此算法的正确性。可以利用本文中提出的方法分析输入信号在光纤光栅中的动态传输特性。     

线性啁啾光纤布喇格光栅反射谱的数值模拟

为了研究线性啁啾光纤布喇格光栅的特性,并进一步把它用于光纤激光器上,介绍了线性啁啾光纤布喇格光栅的耦合模理论,采用4阶Runge-Kutta法和传输矩阵法结合控制变量法,对线性啁啾光纤布喇格光栅反射率与啁啾系数、半峰全宽与光栅长度、反射率与直流纤芯折射率改变量之间的关系进行了数值模拟。结果表明,线性啁啾光纤布喇格光纤可以展宽带宽。基于这个结论,提出了利用线性啁啾光纤布喇格光栅作为光纤激光器腔镜,使输出谱线展宽,从而可作为宽带光源使用的方案。     

光纤光册中光弹效应的研究

在使用相位掩模板技术写入光纤光栅（FBG）时，观察到，当夹固光纤的张力不一样时，光栅写入时所监视到的布喇格波长也不一样，利用这种现象，直接探测了FBG中的光弹效应，通过对实验数据的分析计算发现，光纤的有效应变光系数不是常数，而是随着光纤轴向应变的增大而略微增大，这和通常的说法不一样。     

均匀非均匀光纤光栅反射谱透射谱特性研究

文中阐述了光纤光栅的分类以及它们的特点和应用,根据光的耦合模理论应用MATLAB仿真均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率特性和非均匀啁啾光纤光栅反射率透射率特性,研究得到均匀周期布喇格光纤光栅和非均匀啁啾光纤光栅的反射率、透射率与光栅长度L成正比,L＝10mm时反射率和透射率接近100％,对比得到均匀周期布喇格光纤光栅反射率透射率,啁啾光纤光栅具有较宽的反射谱透射谱。研究结论为均匀非均匀光纤光栅器件制作提供理论依据。     

啁啾布喇格光栅F-P传感器的优化设计

根据实际需要优化设计了一种基于啁啾布喇格光栅的本征型光纤法珀(F-P)传感器。对构成光纤F-P传感器的啁啾布喇格光栅的参数进行了优化设计,得到优化设计的光纤F-P传感器反射谱。实际制作了按照参数设计的啁啾布喇格光栅F-P传感器并进行了应变实验,实验结果表明,该方法设计的传感器应变测量精度高达±8με。     

实用啁啾光纤光栅色散补偿器的研制

用相位掩模法制备了实用化的啁啾光纤光栅色散补偿器,补偿器的色散补偿量约为900ps/nm,3dB带宽约为0.6nm,峰值反射率约为99.9%,为了检验器件的性能,还在10Gbit/s的传输系统上做了补偿50km光纤的传输实验。     

用光纤光栅作外反馈的可调谐外腔半导体激光器

制作了一种以光纤光栅作为外反馈的半导体激光器。光纤光栅用紫外曝光法制作 ,反射率为 5 0 %。器件在5 0mA注入电流时 ,出纤功率高于 1mW ,主边模抑制比为 42dB。使用对光纤光栅施加应变和改变光栅温度的方法实现了输出激光波长的调谐 ,利用施加应变方法得到了 2nm范围的输出波长变化。     

基于轴向压缩技术的宽调谐光纤光栅滤波器的研制

研制了一种宽调谐光纤光栅滤波器。该滤波器通过光纤插芯导引光栅,利用轴向压缩技术,实现了25nm的调谐。调谐过程中,FBG布拉格波长改变量与微位移台调节量呈良好的线性关系,FBG反射率波动小于0.59dB,3dB带宽波动小于0.1nm,装置稳定性较好,布拉格波长在30分钟内的漂移量小于0.07 nm。     

Design and Realization of Uniform Fiber Bragg Grating Used in Dense Wavelength Division Multiplexing Systems

Relation of optical properties in a uniform fiber Bragg grating(FBG) with its grating parameters and the laser beam engraving conditions is analyzed.The principle and metod for designing the uniform FBTG used in dense wavelength divison multiplexing (DWDM) system is given,By adopting the double exposure technique,with a univform phase mask and Gaussian laser beam,the uniform FBG used in DWDM system is designed and engraved,whose bandwidth of the main relection band is about 0.4 nm and 0.7 nm at -5dB and-25dB respecively.     

DWDM系统中均匀光纤光栅的设计

分析了用于DWDM系统均匀光纤光栅反射特性与光栅、光刻条件的关系;给出了用于DWDM系统中的光纤光栅的设计原理、方法及确定光栅参数的流程.采用高斯光束和均匀相位模版,用二次曝光技术,有效消除了均匀光纤光栅的反射谱旁瓣,所设计和刻制的光栅完全满足DWDM系统的要求.     

超短光纤光栅刻写及其切趾方法研究

常用的光纤光栅的栅区长度为厘米量级,影响了其在非均匀物理场测量的应用。将光栅的栅区长度压缩到百微米以下,可以解决非均匀场的测量和光谱变形的问题。本文通过设置狭缝光阑以及调节掩模板与光纤之间的距离,实现了光栅有效长度的大幅度缩短,刻写出长度分别为0.1 mm、0.2 mm、0.5 mm,3 dB带宽为7.9 nm、4.2 nm、2.1 nm,反射率为5%、10%、30%的超短光栅,通过调节掩模板与光纤的距离,实现了栅区长度为0.05 mm,3 dB带宽为14 nm的超短光纤光栅的刻写。本实验采用单缝衍射的方法来控制光束强度的分布,从而对光栅进行切趾,此方法可以实现边模抑制比大于30 dB、长度为0.5 mm的光栅刻写。     

带状光纤多波长阵列光栅刻写工艺研究

为了实现一次性在八芯带纤上不同波长阵列光纤光栅刻写,采用专门设计的带纤夹具夹持光纤,使用电控位移平台对带状光纤整体施加拉力,利用相位掩膜工艺对光纤逐根曝光,采用扫描写入的方法进行汉明切趾,仅用单一相位模板就实现了八芯带纤上不同波长阵列布喇格光纤光栅刻写。刻栅过程由电脑编程控制,中心波长、波长间隔以及切趾方式可以灵活调整。结果表明,获得的光栅其3dB带宽为0.2nm、波长间隔为0.5nm、波长偏差小于50pm、反射率达到80%~85%。此种带状光纤多波长阵列光栅刻写工艺是完全可行的。     

Analysis and development of a tunable fiber Bragg grating filter based on axial tension/compression

A tunable optical filter based on the axial strain of the fiber Bragg grating (FBG) is discussed. A wavelength range of 46 nm in compression and 10.5 nm in tension with negligible variations in reflectivity and bandwidth of the central Bragg wavelength reflectivity peak were obtained. The device consists of two fixed ferrules and one guiding ferrule. The difficulties with compressing the FBG were handled by carefully selecting tolerances and adjustment procedures. The device allows both tension and compression of FBG and the use of different FBG lengths and actuators. The effects of glue deformation and bending of the FBG during compression are analyzed in detail.     

An efficient 0.04-nm apodized fiber Bragg grating and its application to narrow-band spectral filtering

A narrow-band apodized fiber Bragg grating was fabricated with a phase mask method that incorporated a fluorescence monitoring technique. The grating length was 100 mm and the 3-dB reduced bandwidth was as small as 0.04 nm. The 20-dB reduced bandwidth was 0.1 nm at a center wavelength of 1554 mm. A single longitudinal oscillation mode of a 10-GHz pulse train from a mode-locked fiber laser was successfully extracted using the grating.